【摘要】：在鈦合金表面制備生物活性涂層已成為種植體材料研究的一個重點,制備出適用于鈦合金表面具有骨誘導(dǎo)或骨引導(dǎo)作用的生物活性涂層材料在種植體的研制中具有重要的地位。本文以典型的Na2O-CaO-SiO2-P2O5系45S5生物玻璃組分為基礎(chǔ),分別以6mol%的K2O、MgO、B2O3、TiO2、CaF2、NH4HF26種成分替代45S5中6mol%CaO,并采用溶膠凝膠法制備出了7種生物微晶玻璃,探索具有良好生物活性并與鈦合金在性能上特別是熱膨脹系數(shù)相匹配的新型涂層材料。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外轉(zhuǎn)換光譜(FTIR)、熱膨脹系數(shù)測試儀、顯微硬度計、電子拉伸試驗機等測試方法對所制備的生物活性微晶玻璃材料的組織結(jié)構(gòu)及物理性能進行系統(tǒng)的研究,并對材料在模擬體液中的生物活性進行了表征。 由溶膠凝膠法制備的7種不同組分的玻璃粉末的DTA曲線分析可知,7種不同成分的生物玻璃在710℃和850℃附近基本上都會出現(xiàn)放熱析晶峰,說明通過適當?shù)臒崽幚砉に嚳梢詫崿F(xiàn)玻璃的晶化轉(zhuǎn)變。并由此確定玻璃粉末的微晶化處理為在710℃時保溫2h后再升溫至850℃時保溫1h。 溶膠凝膠法制備的7種不同組分的玻璃粉末以非晶相為主。晶化處理后,7種玻璃均有結(jié)晶相析出,結(jié)晶相主要有以Na6Ca3Si6O18為主的NaxCa6-0.5xSi6O18晶相和少量Na2CaSi3O8晶相,其SEM表面形貌中可觀察到顆粒狀、塊狀以及條狀的細小晶粒的存在,K2O、B2O3(?)CaF2的添加可增加玻璃試樣的致密度。在45S5玻璃組分的基礎(chǔ)上,除MgO外其它物質(zhì)的添加都降低了45S5的析晶溫度,促進了45S5析晶,以B203和CaF2的促進作用最為明顯。 各種組分的添加有助于生物微晶玻璃抗彎強度、硬度的提高和斷裂韌度的降低。特別地,CaF2的引入對基礎(chǔ)玻璃抗彎強度和硬度的提高最為明顯。在彈性模量方面,只有MgO的添加可以較大程度的提高生物微晶玻璃的彈性模量值,其它組分的引入則影響較小。7種成分的生物微晶玻璃20～500℃的線膨脹系數(shù)大致在(9.1～12.5)×10-6/℃范圍之內(nèi),符合鈦合金涂層材料線膨脹系數(shù)較低的要求。綜合各物理性能指標進行評估,引入CaF2組分的微晶玻璃物理性能最好。比較適合用作鈦合金表面涂層材料。 7種生物微晶玻璃在模擬體液中浸泡2d后表面均有沉積相出現(xiàn),經(jīng)過EDS、XRD和FTIR分析發(fā)現(xiàn)表面沉積相主要為碳酸磷灰石以及少量的羥基磷灰石。N6試樣浸泡14d表面基本被磷灰石覆蓋,21d后已經(jīng)生成了較厚的一層磷灰石。溶膠凝膠法制備的所有試樣均具有良好的生物活性,但是N3試樣生物活性較其他試樣低。 綜合物理性能及生物活性等方面考慮,引入6mol%CaF2的生物活性微晶玻璃具有較好的物理性能及良好的生物活性,并且線膨脹系數(shù)與鈦合金接近,適合作為鈦合金表面涂層材料。
[Abstract]:%E5%9C%A8%E9%92%9B%E5%90%88%E9%87%91%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%B4%BB%E6%80%A7%E6%B6%82%E5%B1%82%E5%B7%B2%E6%88%90%E4%B8%BA%E7%A7%8D%E6%A4%8D%E4%BD%93%E6%9D%90%E6%96%99%E7%A0%94%E7%A9%B6%E7%9A%84%E4%B8%80%E4%B8%AA%E9%87%8D%E7%82%B9%2C%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%87%BA%E9%80%82%E7%94%A8%E4%BA%8E%E9%92%9B%E5%90%88%E9%87%91%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%85%B7%E6%9C%89%E9%AA%A8%E8%AF%B1%E5%AF%BC%E6%88%96%E9%AA%A8%E5%BC%95%E5%AF%BC%E4%BD%9C%E7%94%A8%E7%9A%84%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%B4%BB%E6%80%A7%E6%B6%82%E5%B1%82%E6%9D%90%E6%96%99%E5%9C%A8%E7%A7%8D%E6%A4%8D%E4%BD%93%E7%9A%84%E7%A0%94%E5%88%B6%E4%B8%AD%E5%85%B7%E6%9C%89%E9%87%8D%E8%A6%81%E7%9A%84%E5%9C%B0%E4%BD%8D.%E6%9C%AC%E6%96%87%E4%BB%A5%E5%85%B8%E5%9E%8B%E7%9A%84Na2O-CaO-SiO2-P2O5%E7%B3%BB45S5%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%BB%84%E5%88%86%E4%B8%BA%E5%9F%BA%E7%A1%80%2C%E5%88%86%E5%88%AB%E4%BB%A56mol%25%E7%9A%84K2O%2CMgO%2CB2O3%2CTiO2%2CCaF2%2CNH4HF26%E7%A7%8D%E6%88%90%E5%88%86%E6%9B%BF%E4%BB%A345S5%E4%B8%AD6mol%CAO%2C%E5%B9%B6%E9%87%87%E7%94%A8%E6%BA%B6%E8%83%B6%E5%87%9D%E8%83%B6%E6%B3%95%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%87%BA%E4%BA%867%E7%A7%8D%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%BE%AE%E6%99%B6%E7%8E%BB%E7%92%83%2C%E6%8E%A2%E7%B4%A2%E5%85%B7%E6%9C%89%E8%89%AF%E5%A5%BD%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%B4%BB%E6%80%A7%E5%B9%B6%E4%B8%8E%E9%92%9B%E5%90%88%E9%87%91%E5%9C%A8%E6%80%A7%E8%83%BD%E4%B8%8A%E7%89%B9%E5%88%AB%E6%98%AF%E7%83%AD%E8%86%A8%E8%83%80%E7%B3%BB%E6%95%B0%E7%9B%B8%E5%8C%B9%E9%85%8D%E7%9A%84%E6%96%B0%E5%9E%8B%E6%B6%82%E5%B1%82%E6%9D%90%E6%96%99.%E9%87%87%E7%94%A8X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E8%A1%8D%E5%B0%84%28XRD%29%2C%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%94%B5%E9%95%9C%28SEM%29%2C%E5%82%85%E7%AB%8B%E5%8F%B6%E7%BA%A2%E5%A4%96%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%85%89%E8%B0%B1%28FTIR%29%2C%E7%83%AD%E8%86%A8%E8%83%80%E7%B3%BB%E6%95%B0%E6%B5%8B%E8%AF%95%E4%BB%AA%2C%E6%98%BE%E5%BE%AE%E7%A1%AC%E5%BA%A6%E8%AE%A1%2C%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%8B%89%E4%BC%B8%E8%AF%95%E9%AA%8C%E6%9C%BA%E7%AD%89%E6%B5%8B%E8%AF%95%E6%96%B9%E6%B3%95%E5%AF%B9%E6%89%80%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%9A%84%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%B4%BB%E6%80%A7%E5%BE%AE%E6%99%B6%E7%8E%BB%E7%92%83%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E7%BB%84%E7%BB%87%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%8F%8A%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%A7%E8%83%BD%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%9A%84%E7%A0%94%E7%A9%B6%2C%E5%B9%B6%E5%AF%B9%E6%9D%90%E6%96%99%E5%9C%A8%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E4%BD%93%E6%B6%B2%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%B4%BB%E6%80%A7%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E4%BA%86%E8%A1%A8%E5%BE%81.%0D%0A%0D%0A%09%E7%94%B1%E6%BA%B6%E8%83%B6%E5%87%9D%E8%83%B6%E6%B3%95%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%9A%847%E7%A7%8D%E4%B8%8D%E5%90%8C%E7%BB%84%E5%88%86%E7%9A%84%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%B2%89%E6%9C%AB%E7%9A%84DTA%E6%9B%B2%E7%BA%BF%E5%88%86%E6%9E%90%E5%8F%AF%E7%9F%A5%2C7%E7%A7%8D%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%88%90%E5%88%86%E7%9A%84%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%8E%BB%E7%92%83%E5%9C%A8710%E2%84%83%E5%92%8C850%E2%84%83%E9%99%84%E8%BF%91%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E4%B8%8A%E9%83%BD%E4%BC%9A%E5%87%BA%E7%8E%B0%E6%94%BE%E7%83%AD%E6%9E%90%E6%99%B6%E5%B3%B0%2C%E8%AF%B4%E6%98%8E%E9%80%9A%E8%BF%87%E9%80%82%E5%BD%93%E7%9A%84%E7%83%AD%E5%A4%84%E7%90%86%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%9A%84%E6%99%B6%E5%8C%96%E8%BD%AC%E5%8F%98.%E5%B9%B6%E7%94%B1%E6%AD%A4%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%B2%89%E6%9C%AB%E7%9A%84%E5%BE%AE%E6%99%B6%E5%8C%96%E5%A4%84%E7%90%86%E4%B8%BA%E5%9C%A8710%E2%84%83%E6%97%B6%E4%BF%9D%E6%B8%A92h%E5%90%8E%E5%86%8D%E5%8D%87%E6%B8%A9%E8%87%B3850%E2%84%83%E6%97%B6%E4%BF%9D%E6%B8%A91h.%0D%0A%0D%0A%09%E6%BA%B6%E8%83%B6%E5%87%9D%E8%83%B6%E6%B3%95%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%9A%847%E7%A7%8D%E4%B8%8D%E5%90%8C%E7%BB%84%E5%88%86%E7%9A%84%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%B2%89%E6%9C%AB%E4%BB%A5%E9%9D%9E%E6%99%B6%E7%9B%B8%E4%B8%BA%E4%B8%BB.%E6%99%B6%E5%8C%96%E5%A4%84%E7%90%86%E5%90%8E%2C7%E7%A7%8D%E7%8E%BB%E7%92%83%E5%9D%87%E6%9C%89%E7%BB%93%E6%99%B6%E7%9B%B8%E6%9E%90%E5%87%BA%2C%E7%BB%93%E6%99%B6%E7%9B%B8%E4%B8%BB%E8%A6%81%E6%9C%89%E4%BB%A5Na6Ca3Si6O18%E4%B8%BA%E4%B8%BB%E7%9A%84NaxCa6-0.5xSi6O18%E6%99%B6%E7%9B%B8%E5%92%8C%E5%B0%91%E9%87%8FNa2CaSi3O8%E6%99%B6%E7%9B%B8%2C%E5%85%B6SEM%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BD%A2%E8%B2%8C%E4%B8%AD%E5%8F%AF%E8%A7%82%E5%AF%9F%E5%88%B0%E9%A2%97%E7%B2%92%E7%8A%B6%2C%E5%9D%97%E7%8A%B6%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E6%9D%A1%E7%8A%B6%E7%9A%84%E7%BB%86%E5%B0%8F%E6%99%B6%E7%B2%92%E7%9A%84%E5%AD%98%E5%9C%A8%2CK2O%2CB2O3%28%3F%29CaF2%E7%9A%84%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E5%8F%AF%E5%A2%9E%E5%8A%A0%E7%8E%BB%E7%92%83%E8%AF%95%E6%A0%B7%E7%9A%84%E8%87%B4%E5%AF%86%E5%BA%A6.%E5%9C%A845S5%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%BB%84%E5%88%86%E7%9A%84%E5%9F%BA%E7%A1%80%E4%B8%8A%2C%E9%99%A4MgO%E5%A4%96%E5%85%B6%E5%AE%83%E7%89%A9%E8%B4%A8%E7%9A%84%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E9%83%BD%E9%99%8D%E4%BD%8E%E4%BA%8645S5%E7%9A%84%E6%9E%90%E6%99%B6%E6%B8%A9%E5%BA%A6%2C%E4%BF%83%E8%BF%9B%E4%BA%8645S5%E6%9E%90%E6%99%B6%2C%E4%BB%A5B203%E5%92%8CCaF2%E7%9A%84%E4%BF%83%E8%BF%9B%E4%BD%9C%E7%94%A8%E6%9C%80%E4%B8%BA%E6%98%8E%E6%98%BE.%0D%0A%0D%0A%09%E5%90%84%E7%A7%8D%E7%BB%84%E5%88%86%E7%9A%84%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E6%9C%89%E5%8A%A9%E4%BA%8E%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%BE%AE%E6%99%B6%E7%8E%BB%E7%92%83%E6%8A%97%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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 和峰,劉昌勝;骨修復(fù)用生物玻璃研究進展[J];玻璃與搪瓷;2004年04期

2 儲成林,朱景川,尹鐘大,王世棟;醫(yī)用鈦合金及其表面改性[J];材料科學(xué)與工藝;1998年02期

3 唐膺，，翁文劍;生物陶瓷的發(fā)展與應(yīng)用[J];材料科學(xué)與工程;1994年02期

4 沈衛(wèi),顧燕芳,劉昌勝,孫祥明,胡黎明;羥基磷灰石的表面特性[J];硅酸鹽通報;1996年01期

5 李文旭;于德珍;王福平;費維棟;;ZrO_2納米顆粒的添加對ZrO_2/HA復(fù)合陶瓷物相和力學(xué)性能的影響[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2007年05期

6 陳曉峰,張曉凱,滕立東,張梅梅;氟磷灰石-氟金云母微晶玻璃的生物活性研究[J];硅酸鹽學(xué)報;1993年03期

7 程慷果,萬菊林,梁開明;氧化鋯增韌微晶玻璃的制備[J];硅酸鹽學(xué)報;1998年03期

8 范德增,莫宣學(xué),翁潤生,秦飛;鈦及鈦合金在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用研究[J];口腔材料器械雜志;1999年01期

9 黃炳堂,顧衛(wèi)民,孫荊,鮑賢鴻,戴其昌;鈦合金表面生物活性玻璃涂層種植體研究[J];口腔頜面外科雜志;1996年03期

10 曾媛;生物陶瓷材料研究進展[J];上海生物醫(yī)學(xué)工程;2001年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 褚穎;磁性可切削生物活性微晶玻璃的研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

2 楊巍;用于Ti6Al4V表面生物活性陶瓷涂層材料的設(shè)計及制備[D];天津大學(xué);2006年

本文編號：2285379